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超高层建筑施工脚手架连墙件设计研究

徐宛婷  
【摘要】:近些年,中国的经济进入了快速发展阶段,各类建设的范畴不断扩大,大规模出现高层,高耸,大跨以及各种结构的建筑形式,这对建筑施工的技术和管理提出了更高的要求。近年来,扣件式钢管脚手架因具有构造简单、装拆方便、传力合理、使用耐久等特点,在高层、多层建筑施工中的使用越来越广泛,对它安全可靠度的探索就显得尤为重要。连墙件是建筑施工阶段脚手架的使用中不可缺少的关键原件,它不仅关系着工程的质量,造价和进度更是与施工安全息息相关。在超高层建筑的施工中,由于高度的增加其受力性能变得越来越复杂,其研究意义更显得尤为重要。本文针对超高层建筑施工中的扣件式钢管脚手架连墙件的受力状况,布置方式和数量设置,以及有脚手板处连墙件的极限承载力进行研究。首先对于在超高层建筑施工中脚手架受到的荷载来说,它与普通高层建筑不同,脚手架的受荷作用随着建筑物高度的增加越来越复杂,水平风荷载作用也有明显的增强,竖向风荷作用也不能简单忽略。本文针对脚手架的水平风荷载的计算公式进行研究,同时也对架体在超高层建筑施工中受到的竖向风荷载进行分析。其次在讨论超高层建筑施工脚手架水平风荷载修正计算的理论基础上,本文对连墙件的数量设置和布置方式进行了设计研究。本文利用连墙件的稳定性计算公式计算在不同高度需要设置的连墙件数量。关于连墙件的布置方式,本文利用大型有限元分析软件Ansys对矩形和菱形两种排布方式进行对比分析,对脚手架的有限元分析中应用了半刚性节点的研究方法使计算更加贴近实际的受力状况,最后得出连墙件的菱形布置比矩形布置的受力和变形更加均匀,在脚手架的设计中应该优先考虑。最后对于有脚手板处的连墙件,本文在对其受力分析的基础上对此处的独立连墙件的极限承载力进行了试验研究和理论分析。作者根据理论分析,对长度分别为1.4m和2.4m的连墙件做了两组试验进行研究,将试验结果与理论分析结果进行对比,最终得到它们的极限承载力,为之后的理论分析提供依据。进而通过理论计算和有限元结果的分析得到半刚性节点的弯矩传递系数,进而计算出不同长度连墙件的极限承载力和沈阳地区脚手架连墙件在超高层建筑施工中使用的临界高度。以沈阳地区为例,本文系统阐述了在超高层建筑施工中连墙件数量,排布以及极限承载力的设计方法。希望本文的研究能对规范予以补充,以及对超高层建筑施工中脚手架的安全设计提供有力依据。


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